Деформации при длительном действии нагрузки

При длительном действии нагрузки обнаруживается постепенное снижение сопротивления бетона (ниспадающая ветвь диаграммы σ_b – ε_b). При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются.

Участок 0-1 (рис. 10) характеризует деформации, возникающие при загружении. Участок 1-2 характеризует нарастание неупругих деформаций при постоянном значении напряжений.

Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называют ползучестью бетона

При длительном действии постоянной нагрузки, если деформации ползучести нарастают свободно, напряжения в бетоне остаются постоянными. Когда связи в бетоне (например, арматура) ограничивают свободное развитие ползучести, то напряжения в бетоне уменьшаются. То есть происходит перераспределение внутренних напряжений между бетоном и арматурой.

Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации , называют релаксацией напряжений.

Природа ползучести бетона объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. С течением времени процесс перераспределения напряжений с гелевой составляющей на кристаллический сросток и зерна заполнителей затухает и деформирование прекращается.

Величина деформаций ползучести в конечном итоге не зависит от скорости нагружения образца. Ползучесть бетона увеличивается с ростом напряжений. Загруженный в раннем возрасте бетон обладает большей ползучестью, чем старый. Ползучесть бетона в сухой среде больше, чем во влажной. С увеличением В/Ц и количества цемента на единицу объема бетонной смеси ползучесть возрастает. С повышением прочности зерен заполнителей, повышением прочности бетона, его класса ползучесть уменьшается.

 

Деформации бетона при многократно повторяющемся действии нагрузки

Многократное повторение действия нагрузки приводит к накапливанию неупругих деформаций (рис. 11). После большого количества циклов эти деформации постепенно выбираются, ползучесть достигает предельного значения, бетон начинает работать упруго.

С каждым последующим циклом кривая зависимости σ_b – ε_b постепенно становится прямой, характеризующей упругую работу. Такой характер работы наблюдается при . При больших значениях неупругие деформации начинают неограниченно расти, при этом кривизна σ_b – ε_b меняет знак.

 

Рис. 11. Диаграмма зависимости между напряжениями и деформациями в бетоне

при многократном повторном загружении бетонного образца:

1 – первичная кривая; 2 – конечная кривая.

 

 

Предельные деформации бетона перед разрушением

Это предельная сжимаемость и предельная растяжимость . Зависят от:

• прочности бетона;
• класса бетона;
• состава бетона;
• длительности приложения нагрузки.

При сжатии в среднем .

При растяжении в среднем .

При изгибе в крайнем сжатом волокне в среднем .

 

Модуль деформации

Начальный модуль упругости бетона (рис. 12) при сжатии Е_b соответствует лишь упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении:

.

 

Модуль полных деформаций бетона (рис.12) при сжатии соответствует полным деформациям; является величиной переменной:

,

где α – угол наклона касательной к кривой σ_b – ε_b в точке с заданным напряжением.

 

Для расчета железобетонных конструкций пользуются средним модулем или модулем упругопластичности бетона, представляющим собой тангенс угла наклона секущей в точке на кривой σ_b – ε_b с заданным напряжением (рис. 12):

.

Зависимость между начальным модулем упругости бетона и модулем упругопластичности:

 

,

где - коэффициент упругопластичных деформаций бетона; ν изменяется от 1 до 0,15.

С увеличением уровня напряжений в бетоне и длительности действия нагрузки коэффициент ν уменьшается.

 

 

Лекция №4. Арматура

Виды арматуры

1. По материалу:

а) стальная;

б) стеклопластиковая;

в) углепластиковая.

2. По назначению:

а) рабочая – это арматура, которая определяется расчетом и обеспечивает прочность конструкции;

б) конструктивная – это арматура, которая также обеспечивает прочность конструктивных элементов и узлов, но расчетом не определяется, а устанавливается из практики проектирования и эксплуатации конструкций;

в) арматура косвенного армирования – это арматура, устанавливаемая в сжатых элементах в основном в местах больших локальных напряжений, для сдерживания поперечных деформаций;

г) монтажная – арматура, служащая для обеспечения проектного положения рабочей и равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры.

3. По способу изготовления:

а) стержневая, горячекатаная (d = 6…40 мм);

б) проволочная, холоднотянутая (d = 3…6 мм).

4. По виду поверхности:

а) гладкая;

б) периодического профиля (рифленая).

5. По способу применения:

а) напрягаемая, подвергнутая предварительному натяжению до эксплуатации;

б) ненапрягаемая.

6. По изгибной жесткости:

а) гибкая (стержневая и проволочная);

б) жесткая (из прокатных профилей).

7. По способу упрочнения:

а) термически упрочненная, т.е. подвергнутая термической обработке;

б) упрочненная в холодном состоянии – вытяжкой или волочением.